陳粉娥

摘要： 當前廣西區(qū)內電力電量大量富裕，結合廣西區(qū)內2017年水電棄水情況和導致棄水原因分析，及2017年紅水河梯級調度運行中采取的優(yōu)化調度措施，探討在減少棄水的問題中發(fā)電企業(yè)可采取的有效手段。重點提出降低有調節(jié)能力水庫汛前水位、建立梯級水庫優(yōu)化調度補償機制、動態(tài)控制汛限水位、積極參與市場交易，對減少棄水有現(xiàn)實意義。

關鍵詞： 梯級水庫;減少棄水;水庫優(yōu)化調度;集控中心;紅水河

概述

大唐集團廣西分公司（紅水河）集控中心下屬的紅水河梯級6個廠平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘總裝機847.3萬kW。其中龍灘由南方電網總調調管，電量50%送廣東，50%送廣西;其余5廠由廣西電網調管，容量占廣西中調調管水電裝機容量的49.4%，電量全部由廣西消納。

2017年廣西棄水情況分析

廣西2017年棄水基本情況

據(jù)統(tǒng)計，2017年廣西電網中調統(tǒng)調的31座水電廠累計發(fā)生棄水電量約47.3億kWh，各廠棄水損失率均在35%–40%之間，打破了連續(xù)多年少量或無調峰棄水的局面。紅水河流域隸屬于大唐廣西分公司紅水河集控中心（下稱紅水河集控中心）的6廠棄水電量達到30.11億kWh，其中廣西調管的5廠26.47億kWh，占廣西棄水電量的56%。

2017年廣西棄水呈現(xiàn)棄水范圍大、棄水時間長、棄水損失率高、棄水期機組負荷率低的特征。全年棄水持續(xù)長達4個月，31座電廠只有京南電廠沒有棄水，就連調節(jié)能力強的巨型電站龍灘也產生棄水，紅水河梯級棄水情況為龍灘水庫運行后首次大規(guī)模棄水。棄水期各廠負荷率普遍不高，各廠平均負荷率約50%–60%左右，較以往近100%偏低約40%。

廣西棄水原因分析

造成廣西2017年大規(guī)模棄水，有多重因素影響，既有水庫調節(jié)性能、電網電源構成、負荷峰谷變化、供需不旺等根本性限制因素，也有來水偏多、近年電源結構變化，政策變化帶來的影響。

電量供需失衡

截止到2017年12月底，廣西區(qū)內電網統(tǒng)調裝機容量2878萬kW，其中水電裝機容量898萬kW，占比31.2%，此外，由總調調管的天一、天二、龍灘分別有25%、41%、50%的負荷由廣西電網平衡消納，裝機容量達60萬kW的興義電廠負荷也送回廣西，云南與廣西政府協(xié)議2017年云電送桂130億kWh也納入平衡。與此同時，社會用電負荷增長相對緩慢，2017年電網統(tǒng)調平均負荷約在1200–1400萬kW，汛期最高負荷1600–1800萬kW，最低負荷900–1100萬kW。電力電量供應與社會用電需求存在巨大偏差，電量大量富裕不可避免。

水庫調節(jié)性能偏低

統(tǒng)調水電裝機除右江具有年調節(jié)能力、巖灘、西津枯水期有季調節(jié)能力、汛期日調節(jié)能力外，其余均為日調節(jié)或徑流式電站，汛期30個水電站所有調節(jié)庫容總和僅為49億m3，27個日調節(jié)及以下水電站總調節(jié)庫容僅為8億m3，徑流調節(jié)能力遠低于全國平均水平。大部分電廠汛期來水只要超過滿發(fā)流量，即使全力發(fā)電仍存在大量棄水，尤其是在來水偏豐的年份。

電網電源構成、政策調整及負荷變化影響

廣西電網是典型的水火電混合型電網，2015年以來，廣西境內更是有一大批火電、核電集中投產、風電、核電項目等新能源建設加快，火電占比大，保供熱機組多，風電、光伏電源等可再生能源增長迅速。而由于政策調整，2017年廣西水電上網順序排在風、光、核、伴熱火電之后，水電上網處于不利地位。廣西電網負荷具有較明顯的峰谷差，夜間低谷時段與白天高峰時段負荷差值約在600–750萬kW，汛期來水偏豐的情況下，調度機構即便盡量安排統(tǒng)調火電機組停機，只保留必須的最小開機機組數(shù)量，水電仍然面臨超高棄水風險，當水電機組平均出力達到200萬kW以上時容易導致調峰棄水。

外來電源增多

隨著“西電東送”戰(zhàn)略深入實施，云電入桂由2015年的46.8億kWh增加到2017年的128億kWh，且云電豐枯送電比例78：22，汛期送桂電量多，水電消納空間進一步被擠占。

降雨偏多，來水偏大

2017年廣西汛期降水量為2009年以來最多;夏、秋季降水量分別偏多32%和18%，其中夏季偏多程度為1961年以來同期第3多，亦為1995年以來同期最多。汛期來水集中，在負荷需求增長緩慢，電網供電十分富裕、水電上網順序偏后的情況下，水電調峰棄水成為必然。

紅水河梯級減少棄水調度措施與成效

細化汛期調度方案，精益調度

為減少棄水，優(yōu)化梯級水庫調度，集控中心結合流域水庫特點、歷年水庫運行情況，深入分析，編制了《梯級電廠優(yōu)化發(fā)電調整方案》、《紅水河梯級水電站發(fā)電匹配方案》，細化各廠不同情況下優(yōu)化調度方案，確定了各廠總體調度原則。

龍灘按照“長短結合，逐步優(yōu)化”的原則進行調度，根據(jù)年度來水預測，汛前充分騰庫至死水位附近。汛期充分發(fā)揮水庫調蓄性能，在龍灘無棄水風險的前提下，積極為下游攔蓄洪水，當下游棄水風險解除，及時增加龍灘出庫，保證龍灘水位按中長期計劃運行。

巖灘利用龍灘調蓄作用，實施預報預泄及庫容補償調度。在龍灘來水偏枯水位低于汛限水位366m時，提高巖灘水位至219–221.5m間運行，利用龍灘汛限以下庫容補償巖灘增蓄庫容;龍灘庫水位在366m以上時，巖灘庫水位在219–220.5m運行，當預報未來3–5天有中雨以上降雨時，及時將巖灘水位預泄至219m或以下運行，確保流域防洪基本不受影響。

大化–樂灘電廠不棄水時，根據(jù)流域上下游梯級電站間水力約束，按照巖灘出庫進行流域梯級負荷匹配，做到日內平衡，洪水來臨前，大化、樂灘提前3～6h加大出力，百龍灘提前1～3h加大出力，逐步降低水位至死水位運行。

制定梯級補償機制，提高梯級電站參與梯級優(yōu)化調度積極性

紅水河集控中心成立以后，對紅水河梯級6個電廠實行集約化管理，堅持流域綜合效益最大化原則進行調度，因此調度過程中階段性的會影響某些電廠單庫效益，進一步影響各電廠生產績效考核。為解決相關問題，提高各電廠聯(lián)合優(yōu)化調度參與性，集控中心全面分析，根據(jù)流域水文特性和水庫調度運行特點，仔細研究制定了《梯級聯(lián)合優(yōu)化調度計算評價辦法》，對為下游實施調控調減電量、攔洪錯峰、為避免棄水或經營需要實施的梯級間負荷轉移等多項調度策略制定補償措施和考評加分，鼓勵各電廠積極參與梯級優(yōu)化調度。該方法的實施，對于提高梯級電站參與梯級優(yōu)化調度的積極性取得了一定的推動作用。

推進龍灘、巖灘動態(tài)汛限水位控制

紅水河流域洪水具有明顯的季節(jié)性變化，一般5月進入汛期，9月底結束，5～10月的降雨量占全年總量的80～90%，尤其以6～8月最為集中，形成壩址特大洪水的暴雨時間也絕大部分集中在6～8月。經過對天峨站1959年以來的水文資料分析，龍灘壩址洪水年最大洪峰流量主要發(fā)生在6～8月，占比92.3%，8月開始，洪水出現(xiàn)的幾率和量級均減小，特別是9月份減小明顯。根據(jù)水利部頒發(fā)的《綜合利用水庫調度通則》（水管（1993）61號文）規(guī)定，紅水河流域具備實行分期防洪調度條件。

紅水河集控成立后，為充分利用水能資源，集控中心與相關科研單位共同研究，大力推進龍灘、巖灘汛限水位動態(tài)控制，積極促進研究成果通過防汛部門批準落地實施。通過動態(tài)控制龍灘、巖灘汛限水位，極大的減少了梯級電站棄水，發(fā)電防洪效益顯著。其中2017年龍灘后汛期平均運行水位提高了1～2m，月末水位較原汛限水位提高近4m，攔蓄洪水13.3億m?;巖灘汛期控制水位提高了1.5～3.0m，攔蓄洪水12.7億m?，為緩解下游防汛壓力做出了積極貢獻，同時梯級共計增發(fā)電量約7.62億kW.h;2018年龍灘后汛期平均允許運行水位提高了1.5米，巖灘汛期控制水位提高了1.5～3.0米，增加了7～8億m?的調洪庫容，由于汛期來水同比偏少，但仍實現(xiàn)動態(tài)效益約1.65億kW.h。

積極促進水火互濟，充分利用市場杠桿促進清潔能源消納

2017年為減少紅水河梯級電站棄水，紅水河梯級集控中心經過全面分析，統(tǒng)籌考慮，編制《水火電電量置換分配方案》，并積極與電網調度機構協(xié)調溝通，在電網的支持下，11～12月開展水火交易6.77億kWh，使棄水電廠及時關閉閘門，減少了梯級電站棄水損失。2018年廣西電力市場改革實施，集控中心積極響應政策，參與電力市場交易，集控9家統(tǒng)調水電廠累計完成交易電量14.65億千瓦時，為年度零棄水做出了重要貢獻。積極開展市場化交易，極大的促進清潔能源的擴大利用，實現(xiàn)了節(jié)能減排。

進一步降低主力水庫汛前騰庫水位，前汛期延緩水位回蓄速率可有效減棄增發(fā)

龍灘水庫運行以來，汛前騰庫平均水位為334.74m，汛前最低水位均發(fā)生在5月中旬末至6月上旬末之間。龍灘汛前騰庫時間及騰庫最低水位對于減少棄水還有一定優(yōu)化空間。

綜合考慮流域入汛情況，流域機組檢修情況，擬定平水條件下，分別就4月底騰庫至死水位330m、335m，和5月底騰庫至335m進行演算分析比較，發(fā)現(xiàn)若提前至4月底騰庫到位，同時將騰庫水位降至死水位附近，雖然會犧牲少量的梯級經濟效益，但能增加7～8億調節(jié)庫容，大大降低了流域防洪壓力，社會效益較好。

2018年，龍灘于4月底前降水位至死水位330m，較歷年同期最低平均水位低4m，為汛期多騰出約7.5億m?調蓄庫容，5–6月，龍灘庫水位圍繞330m“三上三下”調度，適當延遲水位回蓄時間，重復利用庫容約25.5億m?，為汛期零棄水奠定了堅實基礎。

結論及建議

2017–2018年，紅水河集控中心通過精細化預報調度方案、開展梯級補償促進廠站參與優(yōu)化調度、開展汛期水位動態(tài)控制，積極參與市場化交易，降低龍頭調節(jié)能力強水庫汛前水位，前汛期延緩水位回蓄速率，深挖水庫調節(jié)空間，能有效提升清潔能源利用，產生良好經濟效益和社會效益。當前廣西能源發(fā)展進入新常態(tài)，短期內水電棄水問題突出，減少棄水需要政府、電網以及發(fā)電企業(yè)共同努力，在今后的水庫優(yōu)化調度中，希望政府加大宏觀調控力度：一是適當調減云貴送桂電量，調整外來電源豐枯輸送比例，減少廣西區(qū)內汛期棄水，盡量避免出現(xiàn)輸入性棄水;二是進一步完善以消納水電為主的電力體制改革，豐富和完善電力市場機制和手段，全面提高清潔能源消納能力;三是電網政府積極協(xié)調，汛期在保證電網運行安全的前提下，適度調減核電、火電發(fā)電計劃，盡力使水電按最大能力發(fā)電;四是立足長遠，加快電網線路建設，減少火電保安全開機，開展跨區(qū)域電力外送。通過企業(yè)和政府的共同努力，共同促進清潔能源的消納。

棄水損失電量占電廠來水可發(fā)電量的比值稱為棄水損失率μqs。

參考文獻

牟才榮，林潔，楊小衛(wèi). 2016年廣西電網調峰棄水問題及應對措施和建議[J].廣西電業(yè)管理縱橫，2016.5，26–29.

中國南方電網有限責任公司.南方電網水電調度運行指標統(tǒng)計規(guī)范[Z].廣州：中國南方電網.